(57)【要約】本圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、二つの気筒群のシリンダブロック１０を一体化させて機関クランク軸から離間させるようにクランクケースに対して円弧軌道に沿って相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、シリンダブロックが機関クランク軸に最も近い最下位置にある時及びシリンダブロックが最下位置と機関クランク軸から最も遠い最上位置との間の特定位置にある時に、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなるように円弧軌道が設定されている。
2011058663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させて機関クランク軸から離間させるようにクランクケースに対して円弧軌道に沿って相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、前記シリンダブロックが前記機関クランク軸に最も近い最下位置にある時及び前記シリンダブロックが前記最下位置と前記機関クランク軸から最も遠い最上位置との間の特定位置にある時に、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなるように前記円弧軌道が設定されていることを特徴とする圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
【請求項２】
前記最下位置から前記特定位置までの前記シリンダブロックの各位置に対応する機械圧縮比が、最小機関負荷運転から最大機関負荷の約７０％の機関負荷運転までの各運転に適合するように前記特定位置が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
【請求項３】
前記特定位置は、前記最下位置から前記最上位置までの前記円弧軌道の前記最下位置から約２／３の位置に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
【請求項４】
前記シリンダブロックが前記最下位置にある時及び前記シリンダブロックが前記特定位置にある時に、正面視において前記シリンダブロックの中心軸線と前記機関クランク軸の中心を通る機関中心軸線とが一致して、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなり、前記シリンダブロックが前記最下位置と前記特定位置との間にある時の前記シリンダブロックの中心軸線と、前記シリンダブロックが前記特定位置と前記最上位置との間にある時の前記シリンダブロックの中心軸線とは、正面視において前記機関中心軸線から互いに反対側に離間するようになっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
【請求項５】
前記シリンダブロックが前記最下位置にある時には、正面視において、前記シリンダブロックの中心軸線が前記機関クランク軸の中心を通る機関中心軸線に対して鋭角の傾きを有し、一方の気筒群の気筒中心軸線と前記機関中心軸線との間の第一鋭角度が、他方の気筒群の気筒中心軸線と前記機関中心軸線との間の第二鋭角度より小さくなっていて、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくされており、前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して前記円弧軌道に沿って相対移動する時に、正面視において、前記シリンダブロックは、前記機関中心軸線方向に移動すると共に前記最下位置を基準として前記他方の気筒群側方向へ平行移動するようにされ、前記シリンダブロックが前記特定位置にある時には、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮比可変Ｖ型内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、機関負荷が低いほど熱効率が悪化するために、機関低負荷時の機械圧縮比（（上死点シリンダ容積＋行程容積）／上死点シリンダ容積）を高くして膨張比を高くすることにより熱効率を改善することが望ましい。そのために、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させてシリンダブロックとクランク軸との間の距離を変化させることにより機械圧縮比を可変とすることが公知である。
Ｖ型内燃機関においては、二つの気筒群のそれぞれのシリンダブロック部分を別々に、各気筒群の気筒中心線に沿ってクランクケースに対して相対移動させることが提案されているが、各シリンダブロック部分を一つのリンク機構（又はカム機構）により相対移動させることは困難であり、シリンダブロック部分毎に一対のリンク機構（又はカム機構）が必要となるために全体として二対のリンク機構が必要となってしまう。
リンク機構の数を低減するために、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化し、こうして一体化させたシリンダブロックを一対のリンク機構によりクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１３７４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させる際に、正面視において二つの気筒群の間のシリンダブロック中心線が機関クランク軸の中心を通る機関中心線に一致するならば、シリンダブロックの各移動位置において、一方の気筒群における上死点のコンロッドの中心線と気筒中心線との間の角度は、他方の気筒群における上死点のコンロッドの中心線と気筒中心線との間の角度と等しくなり、一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とを等しくすることができる。
しかしながら、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させるために、簡単なリンク機構が使用されることがあり、この場合においては、シリンダブロックは円弧軌道を移動することとなる。一般的には、シリンダブロックがクランク軸に最も近い最下位置にある時及びクランク軸から最も遠い最上位置にある時に、正面視において二つの気筒群の間のシリンダブロック中心線を機関クランク軸の中心を通る機関中心線に一致させるようにし、これらの時には一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とを等しくすることができる。しかしながら、シリンダブロックがこれら以外の位置にある時には、正面視において二つの気筒群の間のシリンダブロック中心線は、機関クランク軸の中心を通る機関中心線から常に同じ側に離間し、一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくならない。
こうして、二つの気筒群の間に大きな機械圧縮比の差が発生すると、二つの気筒群の間の発生出力差を無くすことは難しいが、二つの気筒群の間の機械圧縮比の差が小さければ、点火時期制御等により二つの気筒群の発生出力差をほぼ無くすことができる。
従って、本発明の目的は、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させて機関クランク軸から離間させるようにクランクケースに対して円弧軌道に沿って相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、シリンダブロックの各位置での二つの気筒群の間の機械圧縮比差がそれほど大きくならないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させて機関クランク軸から離間させるようにクランクケースに対して円弧軌道に沿って相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、前記シリンダブロックが前記機関クランク軸に最も近い最下位置にある時及び前記シリンダブロックが前記最下位置と前記機関クランク軸から最も遠い最上位置との間の特定位置にある時に、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなるように前記円弧軌道が設定されていることを特徴とする。
本発明による請求項２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、前記最下位置から前記特定位置までの前記シリンダブロックの各位置に対応する機械圧縮比が、最小機関負荷運転から最大機関負荷の約７０％の機関負荷運転までの各運転に適合するように前記特定位置が設定されていることを特徴とする。
本発明による請求項３に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、前記特定位置は、前記最下位置から前記最上位置までの前記円弧軌道の前記最下位置から約２／３の位置に設定されていることを特徴とする。
本発明による請求項４に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、前記シリンダブロックが前記最下位置にある時及び前記シリンダブロックが前記特定位置にある時に、正面視において前記シリンダブロックの中心軸線と前記機関クランク軸の中心を通る機関中心軸線とが一致して、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなり、前記シリンダブロックが前記最下位置と前記特定位置との間にある時の前記シリンダブロックの中心軸線と、前記シリンダブロックが前記特定位置と前記最上位置との間にある時の前記シリンダブロックの中心軸線とは、正面視において前記機関中心軸線から互いに反対側に離間するようになっていることを特徴とする。
本発明による請求項５に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、前記シリンダブロックが前記最下位置にある時には、正面視において、前記シリンダブロックの中心軸線が前記機関クランク軸の中心を通る機関中心軸線に対して鋭角の傾きを有し、一方の気筒群の気筒中心軸線と前記機関中心軸線との間の第一鋭角度が、他方の気筒群の気筒中心軸線と前記機関中心軸線との間の第二鋭角度より小さくなっていて、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくされており、前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して前記円弧軌道に沿って相対移動する時に、正面視において、前記シリンダブロックは、前記機関中心軸線方向に移動すると共に前記最下位置を基準として前記他方の気筒群側方向へ平行移動するようにされ、前記シリンダブロックが前記特定位置にある時には、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させて機関クランク軸から離間させるようにクランクケースに対して円弧軌道に沿って相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、シリンダブロックが機関クランク軸に最も近い最下位置にある時及びシリンダブロックが最下位置と機関クランク軸から最も遠い最上位置との間の特定位置にある時に、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなるように円弧軌道が設定されている。これに対して、一般的な圧縮比可変Ｖ型内燃機関では、シリンダブロックが最下位置にある時及びシリンダブロックが最上位置にある時に、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなるように円弧軌道が設定されており、それにより、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなる時以外は、一方の気筒群の機械圧縮比が他方の気筒群の機械圧縮比より常に高くなり、一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比との差が非常に大きくなることがある。しかしながら、本発明による請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、シリンダブロックが最下位置と特定位置との間にある時には、一方の気筒群の機械圧縮比が他方の気筒群の機械圧縮比より高くなるが、シリンダブロックが特定位置と最上位置との間にある時には、他方の気筒群の機械圧縮比が一方の気筒群の機械圧縮比より高くなるために、シリンダブロックの各位置での一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比との差がそれほど大きくならないようにすることができる。
本発明による請求項２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、最下位置から特定位置までのシリンダブロックの各位置に対応する機械圧縮比が、最小機関負荷運転から最大機関負荷の約７０％の機関負荷運転までの各運転に適合するように特定位置が設定されており、それにより、最大機関負荷近傍の高負荷運転を除く通常運転時には、各運転に適した機械圧縮比が実現されるようにシリンダブロックが最下位置から特定位置近傍までの間の位置とされ、一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比との差はそれほど大きくなることはない。
本発明による請求項３に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、特定位置は、最下位置から最上位置までの円弧軌道の最下位置から約２／３の位置に設定されており、それにより、シリンダブロックが最下位置から特定位置近傍までの間の位置とされる高機械圧縮比側の通常運転において、一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比との差はそれほど大きくなることはない。
本発明による請求項４に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、シリンダブロックが最下位置にある時及びシリンダブロックが特定位置にある時に、正面視においてシリンダブロックの中心軸線と機関クランク軸の中心を通る機関中心軸線とが一致して、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなり、シリンダブロックが最下位置と特定位置との間にある時のシリンダブロックの中心軸線と、シリンダブロックが特定位置と最上位置との間にある時のシリンダブロックの中心軸線とは、正面視において機関中心軸線から互いに反対側に離間するようになっており、それにより、シリンダブロックが最下位置と特定位置との間にある時には、一方の気筒群の機械圧縮比が他方の気筒群の機械圧縮比より高くなり、シリンダブロックが特定位置と最上位置との間にある時には、他方の気筒群の機械圧縮比が一方の気筒群の機械圧縮比より高くなるようにすることができ、シリンダブロックの中心軸線と機関中心軸線との間の最大離間距離が小さくなるために、容易に、シリンダブロックの各位置での二つの気筒群の間の機械圧縮比差がそれほど大きくならないようにすることができる。
本発明による請求項５に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、シリンダブロックが最下位置にある時には、正面視において、シリンダブロックの中心軸線が機関クランク軸の中心を通る機関中心軸線に対して鋭角の傾きを有し、一方の気筒群の気筒中心軸線と機関中心軸線との間の第一鋭角度が、他方の気筒群の気筒中心軸線と機関中心軸線との間の第二鋭角度より小さくなっていて、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくされており、シリンダブロックがクランクケースに対して円弧軌道に沿って相対移動する時に、正面視において、シリンダブロックは、機関中心軸線方向に移動すると共に最下位置を基準として他方の気筒群側方向へ平行移動するようにされ、シリンダブロックが特定位置にある時には、一方の気筒群側の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくなるようになっており、それにより、シリンダブロックが最下位置と特定位置との間にある時には、一方の気筒群の機械圧縮比が他方の気筒群の機械圧縮比より高くなり、シリンダブロックが特定位置と最上位置との間にある時には、他方の気筒群の機械圧縮比が一方の気筒群の機械圧縮比より高くなるようにすることができ、シリンダブロックの中心軸線と機関中心軸線との間の最大離間距離が小さくなるために、容易に、シリンダブロックの各位置での二つの気筒群の間の機械圧縮比差がそれほど大きくならないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関の実施形態を示す概略図である。
【図２】図１の圧縮比可変Ｖ型内燃機関における機械圧縮比の変更を説明するための図である。
【図３】図１の圧縮比可変Ｖ型内燃機関のシリンダブロックを移動させるリンク機構を説明するための図である。
【図４】シリンダブロックの変位量に対する機械圧縮比の変化を示すグラフである。
【図５】シリンダブロックの変位量に対する二つの気筒群の間の機械圧縮比の偏差の変化を示すグラフである。
【図６】本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関のもう一つの実施形態を示す概略図である。
【図７】図６の圧縮比可変Ｖ型内燃機関における機械圧縮比の変更を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関の実施形態を示す概略図である。同図において、１０はシリンダブロックである。シリンダブロック１０は、第一気筒群側部分１０ａと第二気筒群側部分１０ｂとが一体的に形成されている。
本Ｖ型内燃機関は、火花点火式であり、シリンダブロック１０の第一気筒群側部分１０ａ及び第二気筒群側部分１０ｂにはそれぞれシリンダヘッドが取り付けられ、各シリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグが取り付けられる。各シリンダヘッドには、吸気ポート及び排気ポートが形成され、各吸気ポートは吸気弁を介して各気筒に連通し、各排気ポートは排気弁を介して各気筒に連通している。シリンダヘッド毎に、吸気マニホルド及び排気マニホルドが接続され、各吸気マニホルドは互いに独立して又は合流してエアクリーナを介して大気へ開放し、各排気マニホルドも互いに独立して又は合流して触媒装置を介して大気へ開放している。本Ｖ型内燃機関はディーゼルエンジンでも良い。
一般的に、機関負荷が低いほど熱効率が悪化するために、機関低負荷時の機械圧縮比を高くして膨張比を高くすれば、膨張行程においてピストンの仕事期間が長くなるために熱効率を改善することができる。機械圧縮比は、上死点クランク角度におけるシリンダ容積Ｖ１に対する上死点クランク角度におけるシリンダ容積Ｖ１と行程容積Ｖ２との和（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ１であり、膨張行程の膨張比と等しい。それにより、本Ｖ型内燃機関は、シリンダブロック１０をクランクケース（図示せず）に対して相対移動させ、シリンダブロック１０と機関クランク軸（図示せず）との間の距離を変化させることにより、第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比を可変とし、例えば、機関負荷が低いほど機械圧縮比を高めるように機械圧縮比が制御される。また、機械圧縮比を高めるとノッキングが発生し易くなるために、ノッキングが発生し難い機関低負荷時の機械圧縮比を機関高負荷時に比較して高めるようにしても良い。
次に、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させるためのリンク機構を説明する。図１に示すように、シリンダブロック１０には、第一気筒群側部分１０ａの側面下部には第一サポート２０ａが設けられ、第二気筒群側部分１０ｂの側面下部には第二サポート２０ｂが設けられている。第一サポート２０ａは、第一連結軸２６ａを介して、第一ギヤ２１ａの回転軸２２ａに固定された第一アーム２３ａに連結され、第二サポート２０ｂは、第二連結軸２６ｂを介して、第二ギヤ２１ｂの回転軸２２ｂに固定された第二アーム２３ｂに連結される。
機関クランク軸と直交して水平方向に延在する駆動軸２４には第一ウォームギヤ２５ａと第二ウォームギヤ２５ｂとが配置され、第一ウォームギヤ２５ａには第一ギヤ２１ａが噛合し、第二ウォームギヤ２５ｂには第二ギヤ２１ｂが噛合している。
駆動軸２４を回転することにより、第一ウォームギヤ２５ａ及び第二ウォームギヤ２５ｂは、それぞれ、第一ギヤ２１ａ及び第二ギヤ２１ｂを同一方向（図１において反時計方向）に回動させる。それにより、回転軸２２ａ及び２２ｂを介して、第一アーム２３ａ及び第二アーム２３ｂを同一方向に回動させ、こうして、正面視においてシリンダブロック１０を第一連結軸２６ａ及び第二連結軸２６ｂの円弧軌道に沿って水平方向（図１において第二気筒群側方向）に移動させながら上下方向（機関クランク軸中心ＣＣを通る機関中心軸線ＣＬ方向）にクランクケースに対して相対移動させることができる。こうして、駆動軸２４の回転回数を制御することにより、シリンダブロックを所望位置とすることができる。
図２は、図１の圧縮比可変Ｖ型内燃機関における機械圧縮比の変更を説明するための図である。同図において、ＣＣは機関クランク軸の中心であり、ＴＤＣ１及びＢＤＣ１は、最も機関クランク軸に近いシリンダブロックの最下位置における第一気筒群の気筒のピストンピンの上死点位置及び下死点位置であり、ＴＤＣ２及びＢＤＣ２は、シリンダブロックの最下位置における第二気筒群の気筒のピストンピンの上死点位置及び下死点位置である。本実施形態では、第一気筒群の気筒中心線と第二気筒群の気筒中心線との正面視交点ＢＣは、シリンダブロックの最下位置において、機関クランク軸中心ＣＣに一致している。
また、シリンダブロックの最下位置において、正面視交点ＢＣを通るシリンダブロックの中心軸線と機関クランク軸の中心ＣＣを通る機関中心軸線ＣＬとは一致しており、図１に示すように、正面視において、第一気筒群の気筒中心軸線Ｌａと機関中心軸線ＣＬとの間の第一鋭角度ＴＨ１と、第二気筒群の気筒中心軸線Ｌｂと機関中心軸線ＣＬとの間の第二鋭角度ＴＨ２とは等しくなっている。
図１の相対移動機構によってシリンダブロックは円弧軌道上を移動するために、シリンダブロックを上方向（機関中心軸線方向）に距離Ｌ１だけ移動させると、シリンダブロックは同時に第二気筒群側方向に距離Ｄ１だけ平行移動させられる。それにより、シリンダブロックの最下位置においては機関中心軸線ＣＬと一致していたシリンダブロックの中心軸線ＢＬは、機関中心軸線ＣＬから第二気筒群側方向へ距離Ｄ１だけ離間してＢＬ’で示す位置となる。また、正面視交点ＢＣはＢＣ’で示す位置となり、第一気筒群の気筒のピストンピンの上死点位置及び下死点位置は、それぞれ、ＴＤＣ１’及びＢＤＣ１’となり、第二気筒群の気筒のピストンピンの上死点位置及び下死点位置は、それぞれ、ＴＤＣ２’及びＢＤＣ２’となる。Ａ１’は、機関クランク軸もシリンダブロックと共に移動した場合の第一気筒群の気筒のピストンピンの仮想上死点位置であり、Ａ２’は、機関クランク軸もシリンダブロックと共に移動した場合の第二気筒群の気筒のピストンピンの仮想上死点位置である。
このように、シリンダブロックの上方向への移動によって、第一気筒群及び第二気筒群において、上死点のピストンピンの位置は、Ａ１’及びＡ２’からそれぞれＴＤＣ１’及びＴＤＣ２’へ下がるために上死点クランク角度のシリンダ容積が大きくなり、一方、行程容積（ＴＤＣ１とＢＤＣ１との間、ＴＤＣ２とＢＤＣ２との間、ＴＤＣ１’とＢＤＣ１’との間、及び、ＴＤＣ２’とＢＤＣ２’との間）はそれほど変化しない（厳密には僅かに変化する）ために、機械圧縮比は小さくなる。また、シリンダブロックの第二気筒群方向への平行移動によって、図２に示すように、第二気筒群における上死点のピストンピン位置は、第一気筒群における上死点のピストンピン位置よりさらに下がり、第二気筒群の機械圧縮比は、第一気筒群の機械圧縮比より小さくなる。
図３は、図１のリンク機構の第一アーム２３ａ（又は第二アーム２３ｂ）の動作を示しており、実線で示す位置がシリンダブロックの最下位置に対応する第一アーム２３ａの第一回動位置ＳＬである。前述したように、このシリンダブロックの最下位置（機関中心軸線ＣＬ方向の変位量０）では、正面視において、シリンダブロックの中心軸線ＢＬと機関中心軸線ＣＬとは一致している。また、一点鎖線で示す第一アーム２３ａの第二回動位置ＳＨは、シリンダブロックの最上位置（機関中心軸線ＣＬ方向の変位量ｄ２）に対応している。
シリンダブロックを最下位置から最上位置まで移動させる間において、第一アーム２３ａが機関中心軸線ＣＬと直交する水平位置となるまでは、シリンダブロックの中心軸線ＢＬは機関中心軸線ＣＬから水平方向（本実施形態においては第二気筒群側方向）へ徐々に遠ざかるように平行移動し、第一アーム２３ａが水平位置となった時にはシリンダブロックの中心軸線ＢＬは機関中心軸線ＣＬから水平方向へ最大に離間する。
さらに第一アーム２３ａを回動させると、シリンダブロックの中心軸線ＢＬは水平方向に機関中心軸線ＣＬへ徐々に近づくように平行移動し、第一アーム２３ａが、シリンダブロックの最下位置に対応する第一アーム２３ａの第一回動位置ＳＬと水平軸線に対して対称な第三回動位置ＳＭとなると、シリンダブロックの中心軸線ＢＬは機関中心軸線ＣＬに一致する。第一アーム２３ａの第三回動位置ＳＭはシリンダブロックの特定位置（機関中心軸線ＣＬ方向の変位量ｄ１）に対応している。さらに第一アーム２３ａを回動させると、シリンダブロックの中心軸線ＢＬは機関中心軸線ＣＬから水平逆方向（本実施形態においては第一気筒群側方向）へ徐々に遠ざかるように平行移動する。
このようにして、図２において、シリンダブロックを上方向（機関中心軸線方向）に距離Ｌ２だけ移動させると、シリンダブロックは同時に第一気筒群側方向に距離Ｄ２だけ平行移動させられる。それにより、シリンダブロックの特定位置においては機関中心軸線ＣＬと一致していたシリンダブロックの中心軸線ＢＬは、機関中心軸線ＣＬから第一気筒群側方向へ距離Ｄ２だけ離間してＢＬ”で示す位置となる。また、正面視交点ＢＣはＢＣ”で示す位置となり、第一気筒群の気筒のピストンピンの上死点位置及び下死点位置は、それぞれ、ＴＤＣ１”及びＢＤＣ１”となり、第二気筒群の気筒のピストンピンの上死点位置及び下死点位置は、それぞれ、ＴＤＣ２”及びＢＤＣ２”となる。Ａ１”は、機関クランク軸もシリンダブロックと共に移動した場合の第一気筒群の気筒のピストンピンの仮想上死点位置であり、Ａ２”は、機関クランク軸もシリンダブロックと共に移動した場合の第二気筒群の気筒のピストンピンの仮想上死点位置である。
このように、上死点のピストンピンの位置は、Ａ１”及びＡ２”からそれぞれＴＤＣ１”及びＴＤＣ２”へ下がるために上死点クランク角度のシリンダ容積が大きくなり、一方、行程容積（ＴＤＣ１とＢＤＣ１との間、ＴＤＣ２とＢＤＣ２との間、ＴＤＣ１”とＢＤＣ１”との間、及び、ＴＤＣ２”とＢＤＣ２”との間）はそれほど変化しない（厳密には僅かに変化する）ために、機械圧縮比は小さくなる。また、シリンダブロックの第一気筒群方向への平行移動によって、図２に示すように、第一気筒群における上死点のピストンピン位置は、第二気筒群における上死点のピストンピン位置よりさらに下がり、第一気筒群の機械圧縮比は、第二気筒群の機械圧縮比より小さくなる。
図４は、シリンダブロックの機関中心軸線方向（垂直方向）の変位量ｄに対する機械圧縮比の変化を示すグラフであり、実線Ｅ１及びＥ２は、図３において説明した本実施形態のリンク機構によりシリンダブロックを移動させた場合の第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比を示している。
前述したように、シリンダブロックの中心軸線ＢＬが機関中心軸線ＣＬより第二気筒群側へ離間している時には、第一気筒群の機械圧縮比は第二気筒群の機械圧縮比より大きくなり、シリンダブロックの中心軸線ＢＬが機関中心軸線ＣＬより第一気筒群側へ離間している時には、第一気筒群の機械圧縮比は第二気筒群の機械圧縮比より小さくなる。また、シリンダブロックの中心軸線ＢＬが機関中心軸線ＣＬに一致する時には、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比とは等しくなる。
それにより、本実施形態では、シリンダブロックの最下位置（ｄ＝０）及び特定位置（ｄ＝ｄ１）において、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比とが等しくなる。
これに対して、一般的な圧縮比可変Ｖ型内燃機関では、図３において点線で示すように、シリンダブロックの最下位置（ｄ＝０）に対応する第一アーム２３ａの回動位置ＳＬＰと、シリンダブロックの最上位置（ｄ＝ｄ２）に対応する第一アーム２３ａの回動位置ＳＨＰとは、水平軸線に対して互いに対称であり、これら回動位置ＳＬＰ及びＳＨＰにおいて、シリンダブロックの中心軸線ＢＬと機関中心軸線ＣＬとが一致するようにされている。
図４において、点線ＥＰ１及びＥＰ２は、一般的な圧縮比可変Ｖ型内燃機関の場合の第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比を示しており、シリンダブロックの最下位置（ｄ＝０）及び最上位置（ｄ＝ｄ２）において、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比とが等しくなっている。
図５は、シリンダブロックの機関中心軸線方向（垂直方向）の変位量ｄに対する第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との偏差の変化を示すグラフであり、実線ｄＥは本実施形態の場合であり、点線ｄＥＰは一般的な圧縮比可変Ｖ型内燃機関の場合を示している。図５に示すように、シリンダブロックの中心軸線ＢＬと機関中心軸線ＣＬとが離間するほど、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との差（偏差の絶対値）が大きくなり、本実施形態のように、シリンダブロックの中心軸線ＢＬと機関中心軸線ＣＬとが一致する位置をシリンダブロックの最上位置から最下位置側の特定位置としたことにより、シリンダブロックの中心軸線ＢＬと機関中心軸線ＣＬとの間の最大離間距離を小さくすることができ、一般的な圧縮比可変Ｖ型内燃機関に比較して、シリンダブロックの各位置での第一気筒群と第二気筒群との間の機械圧縮比差がそれほど大きくならないようにすることができる。
図６は本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関のもう一つの実施形態を示す概略図である。図１の実施形態との違いについてのみ以下に説明する。図６において、１００はシリンダブロックである。シリンダブロック１００は、第一気筒群側部分１００ａと第二気筒群側部分１００ｂとが一体的に形成されている。
シリンダブロック１００には、第一気筒群側部分１００ａの側面下部には第一サポート２００ａが設けられ、第二気筒群側部分１００ｂの側面下部には第二サポート２００ｂが設けられている。第一サポート２００ａは、第一連結軸２６０ａを介して、第一ギヤ２１０ａの回転軸２２０ａに固定された第一アーム２３０ａに連結され、第二サポート２００ｂは、第二連結軸２６０ｂを介して、第二ギヤ２１０ｂの回転軸２２０ｂに固定された第二アーム２３０ｂに連結される。駆動軸２４０には第一ウォームギヤ２５０ａと第二ウォームギヤ２５０ｂとが配置され、第一ウォームギヤ２５０ａには第一ギヤ２１０ａが噛合し、第二ウォームギヤ２５０ｂには第二ギヤ２１０ｂが噛合している。
駆動軸２４０を回転することにより、第一ウォームギヤ２５０ａ及び第二ウォームギヤ２５０ｂは、それぞれ、第一ギヤ２１０ａ及び第二ギヤ２１０ｂを同一方向（図１において反時計方向）に回動させる。それにより、回転軸２２０ａ及び２２０ｂを介して、第一アーム２３０ａ及び第二アーム２３０ｂを同一方向に回動させ、こうして、正面視においてシリンダブロック１００を第一連結軸２６０ａ及び第二連結軸２６０ｂの円弧軌道に沿って水平方向（図１において第二気筒群側方向）に移動させながら上下方向（機関クランク軸中心ＣＣを通る機関中心軸線ＣＬ方向）にクランクケースに対して相対移動させることができる。
図７は、図６の圧縮比可変Ｖ型内燃機関における機械圧縮比の変更を説明するための図である。本実施形態では、第一気筒群の気筒中心線と第二気筒群の気筒中心線との正面視交点ＢＣは、シリンダブロックの最下位置において、機関クランク軸中心ＣＣに一致している。また、図６に示すように、正面視において、シリンダブロックの最下位置において、正面視交点ＢＣを通るシリンダブロックの中心軸線ＢＬと機関クランク軸の中心ＣＣを通る機関中心軸線ＣＬとの間には鋭角度ａが形成されており、第一気筒群の気筒中心軸線Ｌａと機関中心軸線ＣＬとの間の第一鋭角度ＴＨ１０は、第二気筒群の気筒中心軸線Ｌｂと機関中心軸線ＣＬとの間の第二鋭角度ＴＨ２０より小さくなっている。
図６のリンク機構の動作は一般的なものであり、例えば、図３において、シリンダブロックの最下位置（機関中心軸線ＣＬ方向の変位量０）に対応する第一アーム２３０ａ（又は第二アーム２３０ｂ）の回動位置は点線で示すＳＬＰであり、シリンダブロックの最上位置（機関中心軸線ＣＬ方向の変位量ｄ２）に対応する第一アーム２３０ａ（又は第二アーム２３０ｂ）の回動位置は点線で示すＳＨＰである。第一アーム２３ａの回動位置ＳＬＰと、第一アーム２３ａの回動位置ＳＨＰとは、水平軸線に対して互いに対称であり、シリンダブロックの最下位置において、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比とは等しくされている。
図７に示すように、シリンダブロックがこのような円弧軌道上を移動する際には、シリンダブロックの中心軸線ＢＬと機関中心軸線ＣＬとの間の鋭角度ａは常に維持され、シリンダブロックが上方向（機関中心軸線方向）に距離Ｌ３だけ移動させると、シリンダブロックは同時に最下位置を基準として第二気筒群側方向に距離Ｄ３だけ平行移動させられる。それにより、正面視交点ＢＣはＢＣ’で示す位置となり、第一気筒群の気筒のピストンピンの上死点位置及び下死点位置は、それぞれ、ＴＤＣ１’及びＢＤＣ１’となり、第二気筒群の気筒のピストンピンの上死点位置及び下死点位置は、それぞれ、ＴＤＣ２’及びＢＤＣ２’となる。Ａ１’は、機関クランク軸もシリンダブロックと共に移動した場合の第一気筒群の気筒のピストンピンの仮想上死点位置であり、Ａ２’は、機関クランク軸もシリンダブロックと共に移動した場合の第二気筒群の気筒のピストンピンの仮想上死点位置である。
このようなシリンダブロックの当初の移動により、第一気筒群及び第二気筒群において、上死点のピストンピンの位置は、Ａ１’及びＡ２’からそれぞれＴＤＣ１’及びＴＤＣ２’へ下がるために上死点クランク角度のシリンダ容積が大きくなり、一方、行程容積（ＴＤＣ１とＢＤＣ１との間、ＴＤＣ２とＢＤＣ２との間、ＴＤＣ１’とＢＤＣ１’との間、及び、ＴＤＣ２’とＢＤＣ２’との間）はそれほど変化しない（厳密には僅かに変化する）ために、機械圧縮比は小さくなる。
本実施形態のように、正面視において、シリンダブロックの最下位置において、正面視交点ＢＣを通るシリンダブロックの中心軸線ＢＬと機関クランク軸の中心ＣＣを通る機関中心軸線ＣＬとの間には鋭角度ａが形成されており、第一気筒群の気筒中心軸線Ｌａと機関中心軸線ＣＬとの間の第一鋭角度ＴＨ１０は、第二気筒群の気筒中心軸線Ｌｂと機関中心軸線ＣＬとの間の第二鋭角度ＴＨ２０より小さくなっている場合においては、シリンダブロックの第二気筒群方向への平行移動によって、第二気筒群における上死点のピストンピン位置は、第一気筒群における上死点のピストンピン位置よりさらに下がる傾向がある。その一方で、シリンダブロックの機関中心軸線方向の移動によって、第一気筒群における上死点のピストンピン位置は、第二気筒群における上死点のピストンピン位置よりさらに下がる傾向がある。
シリンダブロックのさらなる移動により、シリンダブロックが上方向（機関中心軸線方向）に距離Ｌ４だけ移動させると、シリンダブロックは同時に最下位置を基準として第二気筒群側方向に距離Ｄ４だけ平行移動させられる。それにより、正面視交点ＢＣはＢＣ”で示す位置となり、第一気筒群の気筒のピストンピンの上死点位置及び下死点位置は、それぞれ、ＴＤＣ１”及びＢＤＣ１”となり、第二気筒群の気筒のピストンピンの上死点位置及び下死点位置は、それぞれ、ＴＤＣ２”及びＢＤＣ２”となる。Ａ１”は、機関クランク軸もシリンダブロックと共に移動した場合の第一気筒群の気筒のピストンピンの仮想上死点位置であり、Ａ２”は、機関クランク軸もシリンダブロックと共に移動した場合の第二気筒群の気筒のピストンピンの仮想上死点位置である。
このように、上死点のピストンピンの位置は、Ａ１”及びＡ２”からそれぞれＴＤＣ１”及びＴＤＣ２”へ下がるために上死点クランク角度のシリンダ容積が大きくなり、一方、行程容積（ＴＤＣ１とＢＤＣ１との間、ＴＤＣ２とＢＤＣ２との間、ＴＤＣ１”とＢＤＣ１”との間、及び、ＴＤＣ２”とＢＤＣ２”との間）はそれほど変化しない（厳密には僅かに変化する）ために、機械圧縮比は小さくなる。このようにシリンダブロックの上方向への移動量が大きくなると共に第二気筒群側への移動量が小さくなると、第一気筒群における上死点のピストンピン位置は、第二気筒群における上死点のピストンピン位置よりさらに下がるようになり、第一気筒群の機械圧縮比は、第二気筒群の機械圧縮比より小さくなる。
こうして、図６の実施形態においても、シリンダブロックの機関中心軸線方向（垂直方向）の変位量ｄに対する第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との偏差は、図５のｄＥのように変化し、図１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
ところで、機関負荷が高いほど機械圧縮比を小さく制御する場合において、通常運転時の機関負荷は、最大機関負荷の約７０％以下であるために、最大機関負荷の約７０％の機関負荷の時の所望機関圧縮比が、シリンダブロックの特定位置（第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比とが等しくなるシリンダブロックの変位量ｄ１の位置）において実現されるようにすれば、運転機会の少ない高負荷運転を除く通常運転時には、シリンダブロックの位置は最下位置から特定位置までの間で主に制御され、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との差を比較的小さくすることができる。
また、シリンダブロックの特定位置は、最下位置から最上位置までの円弧軌道の最下位置から約２／３の位置（図３に図１の実施形態の場合を示す）に設定するようにしても、シリンダブロックが最下位置から特定位置近傍までの間の位置とされる高機械圧縮比側の通常運転において、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との差を比較的小さくすることができる。また、シリンダブロックの特定位置は、機関中心軸線方向の移動距離の約２／３の位置としても良い。
また、シリンダブロックの特定位置は、シリンダブロックの各位置における第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との差の合計が最小となるように設定しても良い。すなわち、図５において、グラフｄＥとｄＥ＝０の線により囲まれる面積Ｒ１と面積Ｒ２（正値）との合計面積が最小となるように、シリンダブロックの特定位置（変位量ｄ１）を設定する。それにより、シリンダブロックが最下位置から特定位置近傍までの間の位置とされる高機械圧縮比側の通常運転において、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との差を比較的小さくすることができ、また、シリンダブロックの各位置においても、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との差を小さくすることができる。
また、図５に示すように、シリンダブロックが最下位置（ｄ＝０）から特定位置までの第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との差の最大値ｄＥＭ１と、シリンダブロックが特定位置から最上位置（ｄ＝ｄ２）までの第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との差の最大値ｄＥＭ２とが等しくなるように、シリンダブロックの特定位置（変位量ｄ１）を設定するようにしても良い。それにより、シリンダブロックが最下位置から特定位置近傍までの間の位置とされる高機械圧縮比側の通常運転において、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との差を比較的小さくすることができ、また、シリンダブロックの各位置においても、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比との差を小さくすることができる。
【符号の説明】
【０００９】
１０，１００    シリンダブロック
１０ａ，１００ａ    第一気筒群側部分
１０ｂ，１００ｂ    第二気筒群側部分
ＢＬ    シリンダブロックの中心軸線
ＣＬ    機関中心軸線
【図１】
2011058663.tif 000003
【図２】
2011058663.tif 000004
【図３】
2011058663.tif 000005
【図４】
2011058663.tif 000006
【図５】
2011058663.tif 000007
【図６】
2011058663.tif 000008
【図７】
2011058663.tif 000009
【国際調査報告】
2011058663.tif 000010
2011058663.tif 000011